Устройство для определения положения инструмента в скважине Советский патент 1981 года по МПК E21B47/02 

(54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ ОПРЕДЕЛЕНИЯ ПОЛОЖЕНИЯ ИНСТРУМЕНТА В СКВАЖИНЕ

Изобретение относится к промысловой геофизике и может быть использоно для ориентирования искусственных отклонителей в буровых скважинах. Известен прибор ддя определения положения инструмента в скважине и замера кривизны их ствола, состоящий из корпуса с маятниковым подвесом, печати, арретирующего узла и часовог механизма 1. Известно также устройство, содержащее арретирующий узел, подшипник, эксцентричный груз, печать, реле вре мени и толкатель 2. Недостатками известных устройств ЯВЛЯЮТСЯ низкая точность измерений из-за наличия моментов сил сухого тр ния в опорах, которые оказываются соизмеримыми с устанавливающим момен том ОТ эксцентричного груза, а также СЛОЖНОСТЬ определения углов кривизны и низкая надежность арретирующего механизма вследствие большого числа кинематически связанных механических узпов и передач. Цель изобретения - повышение точности определения положения инструмента и упрощение конструкции. Указанная цель достигается тем, ЧТО арретирующий узел выполнен в виде связанной с газовым баллоном мембранной коробки со СТОЙКОЙ, а подшипник выполнен в виде аэростатического конуса со смещеннымцентром тяжести, причем конус имеет два магнита, симметрично установленные на его основании, при ЭТОМ мембранная коробка расположена с возможностью взаимодействия с толкателем и через стойку жестко связана с конусом и соединена с реле времени. На чертеже изображено предлагаемое устройство для определения положения инструмента в скважине. Устройство содержит аэростатический конический подшипник, подвижным элементом которого является усеченный конус 1 со смещенным центром тяжести относительно оси вращения, внутри которого расположены два постоянных 2 и 3 симметрично и встречно одноименными полюсами в ПЛОСКОСТИ, перпендикулярной к оси вра щения. Усеченный конус 1 с малым зазором помещен в коническую полость корпуса подшипника, который состоит из двух частей 4 и 5 с полостью 6, являющейся объемом повышенного давления. В частях 4 и 5 корпуса выполнены питакицие микроотверстия 7 и 8 для подачи сжатого газа из объема б повы шенного давления в рабочий зазор 9, а также выходные каналы 10 для его отвода, С корпусом 5 подшипника жест ко связано через стойки 11 нижнее основание мембранной коробки 12, а верхнее основание через толкатель 13 с фиксатором 14, представляющим собо резиновое кольцо. Резиновое кольцо прикреплено к нижнему торцу цилиндри ческой части толкателя 13, который установлен с возможностью перемещения вдоль.своей оси в отверстии корпуса 5. Баллон 15 со сжатым газом подсоединен к мембранной коробке 12 и к питающим микроотверстиям 7 и 8 через вентиль 16, который связан функционально с реле 17 времени. Все узлы смонтированы в немагнитном герметичном кожухе 18, на нижнем конце которого находится свинцовая печать 19. Принцип действия устройства для определения положения инструмента в скважине основан на применении аэростатического конического подшипника с подвижным элементом, устанавливаю щимся с большой точностью под действием эксцентричного груза относител но оси его вращения в плоскость наклона. Бесконтактный съем информаци с арретированного подвижного элемен та в точке определения положения инструмента производится на поверхности земли с помощью феррозондов, реагирующих на положение постоянных магнитов, закрепленных-в подвижном элементе. I Устройство работает следующим об разом. В первоначальном состоянии при спуске устройства в скважину на тро се подвижный элемент 1 толкателем 1 прижат к корпусу 4 подшипника, при этом баллон 15, заполненный сжатым газом, закрыт вентилем 16. При поса ке устройства на нож кривого переводника на печати 19 остается след ножа. По сигналу от реле 17 времени открывается вентиль 16 баллона 15 и газ под давлением поступает на мембранную коробку 12 и в полость 6 сообщающуюся с микроотверстиями 7 и 8 корпуса. Через микроотверстия 7 и 8 сжатый газ поступает в рабочий зазор 9. Под действием давления мем :ранная коробка 12 поднимает фикса тор 14, тем самым разарретирует под вижн|лй элемент 1 подшипника, одноврем(нно давление в зазоре 9 отрывает подвижный элемент от корпуса 4 При этом подвижный элемент 1, опирающийся только на слой газа в зазоре 9, смещенным центром тяжести устанавливается в плоскость наклона. Через некоторое время после уменьшения количества газа в баллоне 15 давАение его в полости 6 и в зазоре 9, а также в объеме гермет ного кожуха 18 и в мембранной коробке 12 выравнивается. При этом ориентированный в плоскость наклона подвижный элемент 1 опускается и соприкасается с корпусом. 4, одновременно мембранная коробка 12 действует на фиксатор 14, который, перемещаясь, арретирует подвижный элемент 1. При ориентировании подвижного элемента 1 в плоскость наклона механический момент от взаимодействия магнитных полей Земли и постоянного магнита 2 компенсируется механическим моментом встречно направленного магнита 3. Положение инструмента в скважине определяется углом поворота подвижного элемента относительно следа на печати 19 от инструмента. После подъема устройства на поверхность образованный угол считывается с помощью феррозондов, используемых в качестве нуль-индикатора, т.е. определяется угол между направлением оси постоянных магнитов 2. и 3 и плоскостью, проходящей через след на печати и ось подвижного элемента Предлагаемая конструкция позволяет повысить точность за счет аэростатического подшипника, так как в нем отсутствует сухое трение, одновременно увеличивается надежность арретирования и упрощается конструкция вследствие меньшего числа механических узлов и передач. При этом бесконтактный съем информации с чувствительного элемента на поверхности земли с помощью феррозондов позволяет уменьшить время определения положения инструмента, а также увеличить точность считывания информации,так как феррозонды позволяют измерять угловые отклонения с точностью 1 угловой минуты. Формула изобретения Устройство для определения положения инструмента в скважине, содержащее арретирующий узел, подшипник, эксцентричный груз, печать, реле времени, толкатель, отличающееся тем, что, с целью повышения точности определения положения инструмента и упрощения конструкции, арретирующий узел выполнен в виде связанной с газовым баллоном мембранной коробки со стойкой, а подшипник выполнен в виде аэростатического конуса со смещенным центром тяжести относительно оси вращения эксцентричного груза, причем конус имеет два магнита, симметрично установленные на его основании, при этом мембранная коробка расположена с возможностью взаимодействия с толкателем и через

стойку жестко связана с конусом и соединена с реле времени.

Источники инфopмaции принятые во внимание при экспертизе

2.Забойный инклинометр типа ЗИ-1М, М., ГОСИНТИ, 1969.